Проектирование автоматизированной системы управления пастеризацией молока

ВВЕДЕНИЕ 4
1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ 6
1.1 Основные понятия автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) 8
1.2 Автоматизация участка приемки и предварительной подготовки молока 36
1.3 Применение автоматизированных систем на участках приемки молока 43
1.4 Автоматизация процессов пастеризации и охлаждения молока, а также управление операциями его тепловой обработки 45
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАСТЕРИЗАЦИЕЙ МОЛОКА 51
2.1 Характеристика технологического процесса пастеризации 51
2.2 Подбор технологического оборудования 55
2.3 Выбор компонентов и элементной базы системы 62
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 67
3.1 Моделирование разомкнутой электромеханической системы 67
3.2 Моделирование замкнутой (системы с обратной связью) электромеханической системы 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А 77
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 78
ПРИЛОЖЕНИЕ В 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 80

Весь текст будет доступен после покупки

Современное развитие пищевой промышленности, в частности молочного производства, неразрывно связано с внедрением передовых технологий автоматизации. Одним из ключевых этапов переработки молока является его пастеризация – процесс термической обработки, направленный на уничтожение патогенной микрофлоры и продление срока хранения продукта. От точности поддержания температурных режимов, времени выдержки и стабильности работы оборудования напрямую зависит не только безопасность, но и качество конечной продукции. В этих условиях ручное или полуавтоматическое управление технологическим процессом становится недостаточным, что обуславливает необходимость создания надёжных и эффективных автоматизированных систем управления.
Актуальность данной работы определяется возрастающими требованиями к качеству и безопасности молочной продукции, а также стремлением предприятий повысить энергоэффективность, снизить влияние человеческого фактора и обеспечить полную воспроизводимость технологических режимов. Проектирование современной автоматизированной системы управления пастеризацией молока позволяет решить эти задачи комплексно, интегрируя контроль, регулирование и диагностику в единую цифровую среду.
Целью выпускной квалификационной работы является проектирование автоматизированной системы управления технологическим процессом пастеризации молока.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
– изучить принципы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и их применение в молочной промышленности;
– проанализировать технологический процесс пастеризации молока и сформулировать технические требования к системе управления;
– выполнить подбор технологического оборудования участка пастеризации;
– разработать структуру АСУ ТП и выбрать необходимые компоненты: датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и элементы связи;
– провести моделирование электромеханической системы управления в разомкнутом и замкнутом состояниях для оценки её динамических свойств и устойчивости.
Объектом исследования выступает технологический процесс пастеризации молока.
Субъектом исследования является автоматизированная система управления этим процессом.
В работе используются методы системного анализа, теории автоматического управления, проектирования технических систем, а также математического моделирования.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности применения разработанной структуры АСУ ТП при модернизации действующих или создании новых линий пастеризации на предприятиях молочной отрасли. Предложенное решение способствует повышению точности управления, улучшению качества продукции, снижению эксплуатационных затрат и обеспечению соответствия современным стандартам пищевой безопасности.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПРЕДПРИЯТИИ
Автоматизация технологических процессов – это организация управления параметрами производственных операций посредством автоматических систем без непосредственного участия человека. Такое управление осуществляется в строгом соответствии с алгоритмами и инструкциями, заложенными в программное обеспечение системы.
Внедрение автоматизации в производственные процессы даёт целый ряд преимуществ: рост производительности труда, повышение уровня промышленной безопасности, улучшение экологических показателей, а также стабилизация и улучшение качества выпускаемой продукции.
Различают три основных типа автоматизации: частичную, комплексную и полную.
Частичная автоматизация предполагает выполнение в автоматическом режиме лишь отдельной операции или одного технологического цикла. При этом допускается ограниченное вмешательство человека для контроля или корректировки процесса.
Комплексная автоматизация охватывает значительный участок производства – например, целый цех. Такой подход характерен для современных высокотехнологичных предприятий, оснащённых надёжным и высокоэффективным оборудованием.
Полная автоматизация подразумевает всесторонний контроль над всем производственным циклом без необходимости участия персонала на этапах управления.
Любая система автоматизации состоит из совокупности технических устройств, каждое из которых выполняет определённую функцию. В её состав входят датчики, фиксирующие текущие параметры и передающие данные для анализа, а также исполнительные механизмы (приводы), реализующие управляющие команды.
В практике автоматизации применяются два основных типа систем: автоматизированные системы управления (АСУ) и системы автоматического управления (САУ).
В случае АСУ информация с датчиков поступает на пульт оператора, который принимает решение и вручную отправляет команду на исполнительные устройства.
В САУ анализ сигналов и принятие решений осуществляются электронными устройствами без участия человека. Тем не менее, в обеих системах человек выступает в роли оператора, вмешивающегося в работу только при необходимости корректировки или устранения нештатных ситуаций.
Современные автоматические системы управления не ограничиваются лишь регулированием хода производства – они также обеспечивают мониторинг, своевременно выявляя аварийные и нештатные состояния. Такие системы способны запускать и останавливать оборудование, контролировать перегрузки и автоматически реализовывать аварийные процедуры.
На производстве наиболее часто подлежат измерению следующие технологические параметры: температура, давление (в том числе разрежение) и уровень рабочих сред в аппаратах и машинах; расходы газообразных, жидких и сыпучих материалов; а также состав и качественные характеристики сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Для решения этих задач автоматизация отрасли реализуется через внедрение комплексных систем контроля, регулирования и управления, построенных на базе универсальных и специализированных технических средств.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Буць, В. А. Моделирование параметров энергопотребления предприятий молочной промышленности / В. А. Буць, А. В. Петров // Аграрная экономика. – 2024. – № 2. – С. 45–58. – DOI: 10.32888/2618-918X-2024-2-45-58.
2) ГОСТ 31450-2013. Молоко питьевое. Технические условия. – Введ. 2014-07-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 24 с.
3) ГОСТ Р 58681-2019. Системы автоматизированного управления технологическими процессами. Общие требования. – Введ. 2020-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 36 с.
4) Давыдов, А. С. Цифровая трансформация молочной промышленности России: современное состояние и перспективы / А. С. Давыдов, Е. В. Соколова // Вестник АПК. – 2023. – № 4. – С. 112–125.
5) Ермаков, И. В. Промышленный интернет вещей как инструмент повышения эффективности АСУ ТП в пищевой промышленности / И. В. Ермаков, М. А. Козлов // Автоматизация и современные технологии. – 2023. – № 8. – С. 24–31.
6) Зайцев, Д. А. Энергоэффективные технологии в молочной промышленности: анализ и внедрение / Д. А. Зайцев, С. Н. Петров // Энергосбережение. – 2022. – № 5. – С. 67–74.
7) Иванова, Е. С. Цифровизация агропромышленного комплекса России: текущее состояние и перспективы развития / Е. С. Иванова // E3S Web of Conferences. – 2023. – Vol. 86. – Art. 09001. – DOI: 10.1051/e3sconf/20238609001.
8) Коваленко, А. П. Современные системы автоматизации молочного производства: роль SCADA-систем / А. П. Коваленко // Молочная промышленность. – 2024. – № 11. – С. 34–39.
9) Кубасов, И. А. Промышленный интернет вещей как революционный скачок развития производства / И. А. Кубасов, Т. В. Смирнова // КиберЛенинка. – 2023. – № 4. – С. 112–120. – DOI: 10.25797/KL.2023.4.112.

Весь текст будет доступен после покупки